JP2015181978A - 帯状のフィルム基材上に不連続な塗膜を形成するための塗布装置及び塗布方法 - Google Patents
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Abstract
Description
塗膜材料が外周面上に付着して回転する塗布ロールと、
前記塗布ロールに前記塗膜材料を供給する塗液供給部材と、
前記塗布ロールに対して前記フィルム基材を接触させながら連続的に搬送するフィルム基材搬送部と、
前記フィルム基材の前記塗膜形成面に向かってガスを吹き出して前記フィルム基材と前記塗布ロールを非接触にするエアナイフとを備える塗布装置が提供される。
前記塗布ロールより前記フィルム基材の搬送方向の上流側に位置し、前記フィルム基材の前記塗膜形成面上に、前記フィルム基材の搬送方向に沿って帯状のマスクシートを付与するマスク付与部と、
前記塗布ロールより前記フィルム基材の搬送方向の下流側に位置し、前記マスクシートを前記フィルム基材から剥離するマスク剥離部とを含んでよい。
前記搬送方向無塗布領域形成機構は、前記塗布ロールの前記外周面上に形成され且つ前記塗布ロールの周方向に連続した2つ以上の液体担持領域と、前記塗布ロールの前記外周面上において前記液体担持領域の各々の間に形成された液体非担持領域を含んでよい。前記液体非担持領域は平坦な面を有してもよい。また、前記液体非担持領域は撥液加工されていてもよい。また、前記液体非担持領域は前記液体担持領域に対して凹部を有していてもよい。
前記搬送方向無塗布領域形成機構は、前記塗布ロールの回転軸方向においてそれぞれが離間して配置されている少なくとも2個以上の塗液供給チャンバーを含んでよい。
帯状のフィルム基材上に凹凸形成材料を塗布して膜を形成する塗布部と、
凹凸パターンを有する転写ロールを有し、前記凹凸パターンを前記膜に転写する転写部と、
前記塗布部から前記転写部に向かって前記フィルム基材を連続的に搬送する搬送部とを備え、
前記塗布部が、第1の態様の塗布装置により構成されるフィルム部材の製造装置が提供される。
前記エアナイフからの前記ガスの吹き出しを開始及び停止させることにより前記フィルム基材の幅方向に連続した無塗布領域を形成することを含む互いに離間した複数のエリアを有する膜を形成する方法が提供される。
前記エアナイフからの前記ガスの吹き出しを開始及び停止させることにより前記フィルム基材の幅方向に連続した無塗布領域を形成することと、
前記搬送方向無塗布領域形成機構を用いて前記フィルム基材の長手方向に連続した無塗布領域を形成することとを含む膜を形成する方法が提供される。
第3の態様または第4の態様の膜を形成する方法により、帯状のフィルム基材上に凹凸形成材料を塗布して前記凹凸形成材料の膜を形成する塗布工程と、
転写ロールの凹凸パターンを前記膜に転写する転写工程とを含むフィルム部材の製造方法が提供される。
基板上にゾルゲル材料層を形成することと、
第5の態様のフィルム部材の製造方法により製造されたフィルム部材を凹凸パターンを有するモールドとして用いて、前記モールドの前記凹凸パターンを前記ゾルゲル材料層に転写することを含む基板の製造方法が提供される。
まず、基材の長手方向(搬送方向)において不連続な塗膜を形成するための第1の実施形態の塗布装置140aについて説明する。第1の実施形態の塗布装置140aは、図1(a)に示すように、主に、フィルム基材80を連続的に送り出すフィルム搬送部120aと、フィルム搬送部120aにより送り出されたフィルム基材80上に液体を塗布して塗膜84を形成する塗布ロール40と、塗布ロール40に塗液(塗膜材料)を供給する塗液供給部材82と、フィルム基材80の搬送方向において塗布ロール40に対して上流側に位置し、フィルム基材80の表面(塗膜84を形成する面)に対してガスを吹き付けてフィルム基材80の搬送路を変位させるエアナイフ44とを備える。以下に、各部の構造の詳細について説明する。
フィルム搬送部120aは、図1(a)に示すように、主に、帯状のフィルム基材80を搬送方向(図1の矢印方向)に搬送するための搬送ロール78を有する。さらに図1(a)には示していないが、フィルム基材80を繰り出す繰り出しロールと、塗布ロール40の下流に設けられてフィルム基材80を巻き取る巻き取りロールとを備えてもよい(図6参照)。搬送ロール78の回転駆動及び/または繰り出しロールと巻き取りロールの回転駆動によりフィルム基材80を搬送方向に搬送することができる。
塗布ロール40は、フィルム基材80に液体を塗布して塗膜84を形成する。塗布ロール40としてグラビアロールを用いる。グラビアロールは、外周面に微細な凹凸が形成された液体担持領域40aを有し(図2参照)、図示しない駆動系により回転軸回りに回転する。塗液供給部材82は、塗膜材料が貯留されているチャンバーを含み、貯留された塗膜材料に塗布ロール40の一部が浸漬する。塗布ロール40が回転すると、塗布ロール40の液体担持領域40aにその周方向に渡って塗膜材料が担持される。塗布ロール40はフィルム搬送部によって搬送されているフィルム基材80の表面(塗膜形成面)に対向するとともに接触するように配置され、塗布ロール40が回転しながら、塗布ロール40の液体担持領域40aに担持された塗膜材料が連続搬送されている基材80に接触することにより、基材80上に塗膜材料が付着して塗膜84が形成される。
エアナイフ44は、フィルム基材80の搬送方向において塗布ロールに対して上流側に設けられ、フィルム基材80の搬送方向と直交する方向(幅方向)に延在する。エアナイフ44は、その延在する方向(エアナイフ44の長手方向)に沿って高圧のガスを吹き出すスリットが形成されている。エアナイフ44は、フィルム基材80の表面(塗膜形成面)に高圧のガスを吹き付けることにより、その風圧によってフィルム基材80の搬送路を、フィルム基材80が塗布ロール40に接触する経路(図1(a)において実線で図示されている経路であり、以下適宜「接触経路」という)から、フィルム基材80が塗布ロール40から離間する経路(図1において破線で図示されている経路であり、以下適宜「離間経路」という)に移動させ、フィルム基材80が塗布ロール40と非接触になるようにすることができる。
次に、基材の長手方向(搬送方向)及び幅方向において不連続な塗膜を形成するための第2の実施形態の塗布装置140bについて説明する。第2の実施形態の塗布装置140bは、図2に示すように、主に、フィルム基材80を連続的に送り出すフィルム搬送部120aと、フィルム搬送部120aにより送り出されたフィルム基材80上に液体を塗布して膜84を形成する塗布ロール40と、塗布ロール40に塗液(塗膜材料)を供給する塗液供給部材82と、フィルム基材80の搬送方向において塗布ロール40の上流側に位置し、フィルム基材80の表面(膜84を形成する面)に対してガスを吹き付けてフィルム基材80の搬送路を移動させるエアナイフ44と、フィルム基材80の搬送方向においてエアナイフ44の上流側に位置しフィルム基材80上にマスクシート11を付与するマスク付与部270と、フィルム基材80の搬送方向において塗布ロール40の下流側に位置しフィルム基材80上のマスクシート11を剥離するマスク剥離部290とを備える。
マスクシート11は、フィルム基材80を部分的にマスクしてフィルム基材80とともに搬送されて連続的に処理されるために、帯状あるいは長尺状の部材である。マスクシート11として、例えば、フィルム基材等を用いることができる。また、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチレン(PE)等の塗膜材料をはじく(塗膜材料が濡れない)材料を用いてもよい。または、マスクシート11の表面(フィルム基材80と接触する面と反対側の面)が塗膜材料をはじくように、フッ素樹脂、シリコーン等によりマスクシート11の表面を撥液処理してもよい。マスクシート11が塗膜材料をはじくようにすることにより、塗膜材料の使用量を抑制することができる。フィルム基材80上で位置が固定されるように、マスクシート11の裏面(フィルム基材80と接触する面)は粘着性を有していてもよい。マスクシート11の幅は、フィルム基材80上に形成するフィルム基材80の搬送方向に連続した無塗布領域の幅に応じて適宜設定することができるが、フィルム基材80の幅よりも小さく、求められる製品形態によって適宜設定してよい。またマスクシート11の厚みは、例えば、5μm〜1000μmにし得るが、ハンドリング性の点で、薄すぎると破れやすく、厚すぎるとロールで巻き取りにくくなる。マスクシート11はマスク繰り出しロール13から繰り出され、マスク巻き取りロール15により巻き取られる。
マスク剥離部290は、塗布ロール40に対してフィルム基材の搬送方向の下流側に位置し且つ互いに対向して回転する一組のロール、即ち剥離ロール19及び支持ロール20から構成される。マスク剥離部290において、剥離ロール19と支持ロール20の間をフィルム基材80上に重ね合わされた状態で通過したマスクシート11を、フィルム基材80から離間する方向に搬送することにより、マスクシート11がフィルム基材80から剥離される。剥離されたマスクシート11は、フィルム基材80の搬送路から外れた位置に設けられたマスク巻き取りロール15によって巻き取ることができる。
基材の長手方向(搬送方向)及び幅方向において不連続な塗膜を形成するための第3の実施形態の塗布装置140cについて説明する。第3の実施形態の塗布装置140cは、図3に示すように、主に、フィルム基材80を連続的に送り出すフィルム搬送部120aと、フィルム搬送部120aにより送り出されたフィルム基材80上に液体を塗布して塗膜84を形成する塗布ロール40と、塗布ロール40に塗液を供給する塗液供給部材82と、フィルム基材80の搬送方向において塗布ロール40に対して上流側に位置し、フィルム基材80の表面(塗膜84を形成する面)に対してガスを吹き付けてフィルム基材80の搬送路を変位させるエアナイフ44と、フィルム基材80の搬送方向においてエアナイフ44の上流側に位置しフィルム基材80上に撥液性材料を塗布する撥液材料塗布部310とを備える。
撥液材料塗布部310は、図3に示すように、撥液材料塗布ロール22及び撥液材料供給チャンバー24を備える。撥液材料塗布ロール22の塗布面の回転軸方向の長さは、フィルム基材80上に形成するフィルム基材80の搬送方向に連続した無塗布領域の幅に応じて適宜設定することができるが、フィルム基材80の幅より小さくしてよい。撥液材料供給チャンバー24には液体状の撥液性材料が貯留される。撥液性材料としては、例えば、撥液材料は塗膜に対して表面エネルギーが大きく異なるものが好ましく、塗膜が親水性の材料であれば例えばフッ素を含む撥液材料が好ましい。塗膜が疎水性の材料である場合は、例えば酸素を含む親水性材料が好ましい。撥液材料塗布ロール22は、塗布面の一部が撥液材料供給チャンバー24中の撥液性材料に浸漬した状態で回転するように設けられる。撥液材料塗布ロール22を撥液性材料に浸漬しながら回転すると、撥液材料塗布ロール22の塗布面に周方向に渡って撥液性材料が担持される。撥液材料塗布ロール22は、フィルム基材80の表面(塗膜形成面)に接触しながら回転することによりフィルム基材80に撥液材料を塗布し、撥液膜26を形成する。なお、フィルム基材80の幅方向における撥液材料塗布ロール22の設置位置は、フィルム基材80上に形成するフィルム基材80の搬送方向に連続した無塗布領域の位置に応じて適宜設定することができ、撥液材料塗布ロール22を収容する撥液材料供給チャンバー24を搬送方向に直交する方向に移動可能な機構を設けてもよい。撥液材料塗布ロールの後ろ(下流側)に、撥液材料を乾燥または硬化させるヒータまたは熱ロールをフィルム基材80の裏面(塗膜形成面とは反対の面)に設置してもよい。温度は50度から250度の間で、フィルム基材80の耐熱性によって温度設定を変えてよい。ヒータや熱ロールに変わってUV照射機を設置してもよい。
基材の長手方向(搬送方向)及び幅方向において不連続な塗膜を形成するための第4の実施形態の塗布装置140dについて説明する。第4の実施形態の塗布装置140dは、図4に示すように、主に、フィルム基材80を連続的に送り出すフィルム搬送部120aと、フィルム搬送部120aにより送り出されたフィルム基材80上に液体を塗布して膜84を形成する塗布ロール41と、塗布ロール41に塗液を供給する塗液供給部材82と、フィルム基材80の搬送方向において塗布ロール40に対して上流側に位置し、フィルム基材80の表面(膜84を形成する面)に対してガスを吹き付けてフィルム基材80の搬送路を変位させるエアナイフ44とを備える。
塗布ロール41は、フィルム基材80に液体を塗布して塗膜84を形成する。塗布ロール41として、外周面に微細な凹凸が形成された2つ以上の液体担持領域41aを有するグラビアロールを用いる。2つ以上の液体担持領域41aはそれぞれ、塗布ロール41の周方向において連続した領域である。塗布ロール41の液体担持領域41aには塗液供給部材82から供給された塗膜材料が担持される。塗布ロール41の回転軸方向において各々の液体担持領域41aに挟まれた領域41bは、塗膜材料が担持されないようにするための処理がなされている。(以下このような領域41bを適宜、液体非担持領域41bと呼ぶ。)このような処理は、例えば、領域41bを凹凸のない平坦面とすること、領域41bの表面を撥液加工すること、領域41bを液体担持領域41aに対して窪ませて、凹部を形成することなどによって行うことができる。塗布ロール41はフィルム基材80の表面(塗膜形成面)に対向して配置され、塗布ロール41が回転しながら液体担持領域41aに担持された塗膜材料が連続搬送されている基材80に接触することにより、基材80上に塗膜材料が付着して塗膜84が形成される。
基材の長手方向(搬送方向)及び幅方向において不連続な塗膜を形成するための第5の実施形態の塗布装置140eについて説明する。第5の実施形態の塗布装置140eは、図5に示すように、主に、フィルム基材80を連続的に送り出すフィルム搬送部120aと、フィルム搬送部120aにより送り出されたフィルム基材80上に液体を塗布して膜84を形成する塗布ロール40と、塗布ロール40に塗液を供給する塗液供給部材82と、フィルム基材80の搬送方向において塗布ロール40に対して上流側に位置し、フィルム基材80の表面(膜84を形成する面)に対してガスを吹き付けてフィルム基材80の搬送路を変位させるエアナイフ44とを備える。
塗液供給部材82は、塗膜材料が貯留されている2つ以上の塗液供給チャンバー82aを含み、貯留された塗膜材料に塗布ロール40の一部が浸漬する。塗布ロール40が回転すると、塗布ロール40の液体担持領域40aのうち塗膜材料に浸漬された領域に塗膜材料が担持され、塗布ロール40のうち塗膜材料に浸漬されない領域には塗膜材料が担持されない。フィルム基材80の幅方向における塗液供給チャンバー82aの大きさ及び設置位置は、フィルム基材80上に形成する塗膜84の、フィルム基材80の幅方向における長さ及び位置に応じて適宜設定することができる。
上記のような塗布装置を用いた、凹凸パターンを有する帯状のフィルム部材の製造装置の実施形態について説明する。凹凸パターンを有するフィルム部材の製造装置は、図6に示すように、主に、フィルム基材80を連続的に送り出すフィルム搬送部120と、フィルム搬送部120により送り出されたフィルム基材80上に凹凸形成材料の塗膜84を形成する塗布部140と、塗布部140の下流側に位置し凹凸形成材料の塗膜84に凹凸パターンを転写する転写部160とを備える。実施形態のフィルム部材の製造装置100により、凹凸パターンが付された凹凸形成材料を備えるフィルム基材(以下、フィルム部材という)80aが製造される。
フィルム搬送部120は、図6に示すように、主に、帯状のフィルム基材80を繰り出す繰り出しロール72と、転写部160の下流に設けられてフィルム部材80aを巻き取る巻き取りロール87と、フィルム基材80及びフィルム部材80aを搬送方向に搬送するための搬送ロール78を有する。繰り出しロール72と巻き取りロール87は、それらを着脱可能にする支持台(不図示)に回転可能に取り付けられている。繰り出しロール72と巻き取りロール87の回転駆動によりフィルム基材80を搬送方向に搬送することができる。
塗布部140は、上述の実施形態の塗布装置140a、140b、140c、140dまたは140eによって構成され、フィルム基材80の搬送方向において、または搬送方向及び幅方向において、不連続な凹凸形成材料の塗膜84をフィルム基材80上に形成する。なお、上述の実施形態の塗布装置140a〜140eの搬送部120aは、本実施形態の製造装置のフィルム搬送部120の一部となる。
転写部160は、図6に示されるように、転写ロール90及びそれに対向する押圧ロール(ニップロール)74を備える。
さらに、上記のような方法及び製造装置を用いて製造されたフィルム部材をフィルム状モールドとして用いることで、フィルム部材の凹凸パターンが転写された凹凸構造層を備える基板を製造することができる。この方法について、詳細を以下に説明する。
40、41 塗布ロール、 44 エアナイフ
46 サクションロール、
80 フィルム基材、80a フィルム部材
82 塗液供給部材
84 塗膜、 90 転写ロール
100 フィルム部材製造装置、120 フィルム搬送部
130張力制御部、140 塗布部
140a、140b、140c、140d、140e 塗布装置
160 転写部
Claims (21)
- 帯状のフィルム基材に膜を形成する塗布装置であって、
塗膜材料が外周面上に付着して回転する塗布ロールと、
前記塗布ロールに前記塗膜材料を供給する塗液供給部材と、
前記塗布ロールに対して前記フィルム基材を接触させながら連続的に搬送するフィルム基材搬送部と、
前記フィルム基材の前記塗膜形成面に向かってガスを吹き出して前記フィルム基材と前記塗布ロールを非接触にするエアナイフとを備える塗布装置。 - 前記エアナイフに対向して配置され、前記フィルム基材が前記塗布ロールと非接触であるときに前記フィルム基材を吸引して保持するサクションロールをさらに備える請求項1に記載の塗布装置。
- 前記サクションロールがガスを排出する機構を有する請求項2に記載の塗布装置。
- 前記フィルム基材の前記塗膜形成面の裏面に向かってガスを吹き出す、別のエアナイフをさらに備える請求項2または3に記載の塗布装置。
- 前記フィルム基材上に前記フィルム基材の搬送方向に連続した無塗布領域を形成する搬送方向無塗布領域形成機構をさらに備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の塗布装置。
- 前記搬送方向無塗布領域形成機構が、
前記塗布ロールより前記フィルム基材の搬送方向の上流側に位置し、前記フィルム基材の前記塗膜形成面上に、前記フィルム基材の搬送方向に沿って帯状のマスクシートを付与するマスク付与部と、
前記塗布ロールより前記フィルム基材の搬送方向の下流側に位置し、前記マスクシートを前記フィルム基材から剥離するマスク剥離部とを含む請求項5に記載の塗布装置。 - 前記搬送方向無塗布領域形成機構が、前記塗布ロールより前記フィルム基材の搬送方向の上流側に位置し且つ前記フィルム基材の前記塗膜形成面上に撥液性材料を塗布する撥液材料塗布部を含む請求項5に記載の塗布装置。
- 前記塗布ロールが前記搬送方向無塗布領域形成機構を含み、
前記搬送方向無塗布領域形成機構は、前記塗布ロールの前記外周面上に形成され且つ前記塗布ロールの周方向に連続した2つ以上の液体担持領域と、前記塗布ロールの前記外周面上において前記液体担持領域の各々の間に形成された液体非担持領域を含む請求項5に記載の塗布装置。 - 前記塗液供給部材が前記搬送方向無塗布領域形成機構を含み、
前記搬送方向無塗布領域形成機構は、前記塗布ロールの回転軸方向においてそれぞれが離間して配置されている少なくとも2個以上の塗液供給チャンバーを含む請求項5に記載の塗布装置。 - 前記液体非担持領域は平坦な面を有する請求項8に記載の塗布装置。
- 前記液体非担持領域は撥液加工されている請求項8または10に記載の塗布装置。
- 前記液体非担持領域は前記液体担持領域に対して凹部を有する請求項8に記載の塗布装置。
- 形成される前記膜が前記フィルム基材の長手方向及び幅方向において互いに離間した複数のエリアを有する膜である請求項5〜12のいずれか一項に記載の塗布装置。
- 凹凸パターンを有する帯状のフィルム部材の製造装置であって、
帯状のフィルム基材上に凹凸形成材料を塗布して膜を形成する塗布部と、
凹凸パターンを有する転写ロールを有し、前記凹凸パターンを前記膜に転写する転写部と、
前記塗布部から前記転写部に向かって前記フィルム基材を連続的に搬送する搬送部とを備え、
前記塗布部が、請求項1〜13のいずれか一項に記載の塗布装置により構成されるフィルム部材の製造装置。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載の塗布装置を用いて、帯状のフィルム基材上に互いに離間した複数のエリアを有する膜を形成する方法であって、
前記エアナイフからの前記ガスの吹き出しを開始及び停止させることにより前記フィルム基材の幅方向に連続した無塗布領域を形成することを含む膜を形成する方法。 - 請求項5〜13のいずれか一項に記載の塗布装置を用いて、帯状のフィルム基材上に前記フィルム基材の長手方向及び幅方向において互いに離間した複数のエリアを有する膜を形成する方法であって、
前記エアナイフからの前記ガスの吹き出しを開始及び停止させることにより前記フィルム基材の幅方向に連続した無塗布領域を形成することと、
前記搬送方向無塗布領域形成機構を用いて前記フィルム基材の長手方向に連続した無塗布領域を形成することとを含む膜を形成する方法。 - 前記搬送方向無塗布領域形成機構を用いて前記フィルム基材の長手方向に連続した無塗布領域を形成することが、前記フィルム基材上に帯状のマスクシートを付与することと、前記マスクシートを付与した前記フィルム基材に塗膜材料を接触させて、前記マスクシートを付与した前記フィルム基材上に前記塗膜材料を塗布することとを含む請求項16に記載の膜を形成する方法。
- 前記搬送方向無塗布領域形成機構を用いて前記フィルム基材の長手方向に連続した無塗布領域を形成することが、前記フィルム基材上に撥液性材料を塗布することと、前記撥液性材料を塗布した前記フィルム基材に塗膜材料を接触させて、前記フィルム基材上に前記塗膜材料を塗布することとを含む請求項16に記載の膜を形成する方法。
- 前記搬送方向無塗布領域形成機構を用いて前記フィルム基材の長手方向に連続した無塗布領域を形成することが、前記塗布ロールの周方向に連続した2つ以上の領域に塗膜材料を担持することと、前記塗布ロールに担持した前記塗膜材料を前記フィルム基材に接触させて、前記フィルム基材上に前記塗膜材料を塗布することとを含む請求項16に記載の膜を形成する方法。
- 凹凸パターンを有する帯状のフィルム部材の製造方法であって、
請求項15〜19のいずれか一項に記載の膜を形成する方法により、帯状のフィルム基材上に凹凸形成材料を塗布して前記凹凸形成材料の膜を形成する塗布工程と、
転写ロールの凹凸パターンを前記膜に転写する転写工程とを含むフィルム部材の製造方法。 - 凹凸パターンを有する基板の製造方法であって、
基板上にゾルゲル材料層を形成することと、
請求項20に記載のフィルム部材の製造方法により製造されたフィルム部材を凹凸パターンを有するモールドとして用いて、前記モールドの前記凹凸パターンを前記ゾルゲル材料層に転写することを含む基板の製造方法。
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